Ultraschalldispergierung von Bentonit

• Bentonittone wie Natriumbentonit, Calciumbentonit und Kaliumbentonit werden hauptsächlich als Zusatzstoffe für Bohrspülungen, Bindemittel, Reinigungsmittel, Adsorbentien und als Grundwasserbarriere eingesetzt.
• Aufgrund starker Bindungen und Van-der-Waals-Kräfte erfordert die Dispergierung von Bentonit intensive Mischkräfte, um die Agglomerate gleichmäßig aufzubrechen.
• Die Ultraschalldispergierung ist eine äußerst zuverlässige Methode zur Herstellung hochviskoser Suspensionen mit hohen Feststoffkonzentrationen. Bei der Herstellung homogener Bentonitsuspensionen ist Ultraschall konventionellen Rührwerken überlegen.

Bentonitdispergierung

Bentonit hat vielfältige Anwendungen, beispielsweise als Schmiermittel, Verdickungsmittel oder Adsorbens. Um die Materialeigenschaften von Bentonit zu nutzen, müssen die Bentonitpartikel bzw. -plättchen gleichmäßig verteilt in einem Basismedium vorliegen. Bentonitdispersionen besitzen ein hohes Quellvermögen und können große Flüssigkeitsmengen adsorbieren. Beim Dispergieren in einer Flüssigkeit bildet die Bentonitdispersion eine stark thixotrope kolloidale Suspension oder ein entsprechendes Gel. Die kolloidalen Eigenschaften von Bentonitdispersionen hängen stark von der Dispersionsqualität ab. Daher ist die Ultraschallbehandlung die bevorzugte Dispergiertechnik zur Herstellung hochwertiger Bentonitsuspensionen.

Ultraschalldispergierung von Bentonit (durchgeführt mit dem Ultraschallmischer UIP2000hdT)

Problemstellung

Konventionelle Dispergierverfahren können häufig nicht die intensiven Scherkräfte erzeugen, die zur Herstellung einer homogenen Suspension aus funktionalisiertem Bentonit erforderlich sind. Die Thixotropie von Bentonit und sein außergewöhnliches Wasserbindungs- und Quellvermögen erfordern überdurchschnittlich leistungsfähige Dispergiergeräte, die sich durch die Verarbeitung hochviskoser Suspensionen auszeichnen und ausreichend Scherung erzeugen, um die Agglomerate aufzubrechen.
Die Viskosität einer Bentonitdispersion steigt mit zunehmender Konzentration. Konventionelle Mischgeräte können die zähflüssigen Suspensionen nicht ausreichend verarbeiten, sodass die Qualität der Dispergierung und Hydratation unzureichend ist.
Aufgrund ihrer unzureichenden Mischleistung müssen konventionelle Dispergiergeräte mit zusätzlichen Verarbeitungsschritten kombiniert werden, beispielsweise Mahlen.

Lösung

Hochleistungsultraschallgeräte erzeugen intensive Scherkräfte, die die Bindungen zwischen Bentonitpartikeln leicht aufbrechen. Hochviskose Bentonitsuspensionen lassen sich homogen verarbeiten, indem die Suspension durch eine Ultraschallreaktorkammer geleitet wird, in der die Partikel deagglomeriert und dispergiert werden, sodass eine einheitliche Partikelgröße erreicht wird. Die intensive Durchmischung und Scherung unterstützen die Zerkleinerung der Partikel bis zur angestrebten Partikelgröße. Eine leistungsstarke Ultraschallbehandlung delaminiert und exfoliert den Bentonit (Montmorillonit), wodurch eine große Partikeloberfläche entsteht, die zu einem verbesserten Quellverhalten und zur Funktionalisierung des Bentonits beiträgt.

Ultraschalldispergierung von Tonen

Funktionsweise: In Flüssigkeiten eingebrachte, hochintensive Ultraschallkräfte erzeugen Kavitation. Ultraschallinduzierte Kavitation äußert sich als reine Scherung. Daher eignet sich die Ultraschallmisch- und Dispergiertechnik ideal zur Herstellung thixotroper Suspensionen mit einem sehr hohen Partikelgehalt.
Aufgrund der intensiven Scherung ermöglicht Ultraschall eine effiziente Dispergierung von Tonen zu Suspensionen. Da die Ultraschallbehandlung als kontinuierlicher Inline-Prozess durchgeführt wird, selbst hochviskose Suspensionen wie Bohrspülungen, Bitumenemulsionen, Latex oder Farben.

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